基于Multisim調(diào)制解調(diào)仿真電路設(shè)計(jì)[共22頁(yè)]

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1、 基于Multisim調(diào)制解調(diào)仿真電路設(shè)計(jì) 春芽電子科技 春芽ing 摘 要 通信電路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)方法很多，而鎖相環(huán)鑒頻是利用現(xiàn)代鎖相環(huán)技術(shù)來(lái)鑒頻實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)因?yàn)楣ぷ鞣€(wěn)定、失真度小、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。本課題分別設(shè)計(jì)2ASK、2PSK、2FSK的調(diào)制解調(diào)電路，功能是數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制輸出模擬信號(hào)，然后運(yùn)用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào)出數(shù)字信號(hào)，所以調(diào)制解調(diào)電路都運(yùn)用Multisim軟件進(jìn)行仿真分析。對(duì)2ASK、2FSK、2PSK解調(diào)電路時(shí)低通濾波器輸出的波形失真比較大，經(jīng)

2、過(guò)抽樣判決電路整形后可以再生數(shù)字基帶脈沖。整個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)中，盡量做到電路簡(jiǎn)單實(shí)用，基本達(dá)到功能要求。 關(guān)鍵詞：調(diào)制解調(diào)，Multisim仿真，鎖相環(huán) Abstract Communication circuit system to achieve a lot of modulation and demodulation, and the phase-locked loop frequency demodulation is the use of modern technology to achieve phase loc

3、ked loop demodulation because the work is stable, low distortion, high signal noise ratio is widely used. This topic design of 2ASK, 2PSK, 2FSK modulation and demodulation circuit function is digital base band signal after the modulation output analog signal, then use the PLL to demodulate the digit

4、al signal, so modulation and demodulation circuit use Multisim software simulation analysis. The waveform distortion of the low pass filter output of 2ASK, 2FSK and 2PSK demodulation circuits is relatively large, and the digital baseband pulse can be regenerated by the sampling decision circuit. Thr

5、oughout the hardware circuit design, as far as possible to achieve a simple and practical circuit, the basic requirements to achieve functional. Keywords: Modulation and Demodulation, Multisim Simulation, Phase Locked Loop 目 錄 摘 要 1 Abs

6、tract 1 1緒論 3 1.1課題研究背景 3 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容 3 2 鎖相環(huán)基本原理 4 2.1基本組成 4 2.2工作原理 4 3 2FSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 6 3.1 2FSK調(diào)制電路設(shè)計(jì)原理 6 3.2 2FSK調(diào)制單元電路的設(shè)計(jì) 6 3.3 2FSK解調(diào)單元電路的設(shè)計(jì) 10 3.4 2FSK解調(diào)電路的整體設(shè)計(jì) 12 4 2PSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 13 4.1 2PSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理 13 4.2 2PSK調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真 14 5 2ASK調(diào)制解調(diào)

7、電路設(shè)計(jì) 15 5.1 2ASK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理 15 5.2 2ASK調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真 17 6 調(diào)制解調(diào)仿真分析 19 7 總結(jié)與展望 20 參考文獻(xiàn) 21 致 謝 22 1緒論 1.1課題研究背景 通信電路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)頻波解調(diào)的方法有很多，然而鎖相環(huán)鑒頻是利用現(xiàn)代鎖相環(huán)技術(shù)來(lái)鑒頻實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)方法，具有工作穩(wěn)定、失真度小、信噪比高優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中。鎖相環(huán)電路的英文全稱是Phase-Locked Loop，英文簡(jiǎn)稱是PLL，主要作用是使電路相位同步。鎖相環(huán)

8、由于可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)頻率的自動(dòng)跟蹤，所以鎖相環(huán)電路經(jīng)常應(yīng)用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)電路工作過(guò)程中，當(dāng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí)，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，也就是輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，同時(shí)具有載波跟蹤特性。鎖相環(huán)電路作為窄帶跟蹤濾波器，可以提取噪聲中的信號(hào)，用高穩(wěn)定的參考振蕩器鎖定，可提供高穩(wěn)定的頻率源，可以進(jìn)行高精度的相位與頻率測(cè)量等。目前鎖相環(huán)解調(diào)器在通信、雷達(dá)、測(cè)量和自動(dòng)化控制等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，隨著電子技術(shù)快速發(fā)展，因此對(duì)鎖相環(huán)解調(diào)的研究和應(yīng)用也越來(lái)越多關(guān)注。本課題主要通過(guò)分析與研究調(diào)制解調(diào)電路，加深對(duì)鎖相環(huán)解調(diào)方式的理解和運(yùn)用，并設(shè)計(jì)出2FSK、2PS

9、K、2ASK的調(diào)制電路，通過(guò)鎖相環(huán)解調(diào)出來(lái)原信號(hào)[1]。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 如今鎖相環(huán)解調(diào)技術(shù)的發(fā)展非常迅速，鎖相環(huán)解調(diào)理論已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域，比如手機(jī)、SDH網(wǎng)絡(luò)、汽車電子的無(wú)線發(fā)射器等應(yīng)用。調(diào)頻波信號(hào)特點(diǎn)是頻率隨調(diào)制信號(hào)幅度的變化而變化，壓控振蕩器的振蕩頻率取決于輸入電壓的幅度。當(dāng)載波信號(hào)的頻率與鎖相環(huán)的固有振蕩頻率ω0相等時(shí)，壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率將保持ω0不變。如果壓控振蕩器的輸入信號(hào)除有鎖相環(huán)低通濾波器輸出的信號(hào)Uc外還有調(diào)制信號(hào)Ui，那么壓控振蕩器輸出信號(hào)的頻率就是以ω0為中心頻率，隨調(diào)制信號(hào)幅度的變化而變化的調(diào)頻波信號(hào)。當(dāng)然鎖相環(huán)還有許多優(yōu)越性使得鎖相環(huán)解調(diào)技術(shù)在生活

10、中常用的電子設(shè)備中發(fā)揮作用[2]。 目前鎖相環(huán)電路理論研究日漸完善，應(yīng)用范圍涉及到所有電子技術(shù)領(lǐng)域。隨著通信和電子系統(tǒng)的快速發(fā)展，使得集成鎖相環(huán)和數(shù)字鎖相環(huán)取得巨大進(jìn)步?，F(xiàn)在鎖相環(huán)的應(yīng)用品種繁多，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性是至關(guān)重要的問(wèn)題，現(xiàn)在正向著集成化，數(shù)字化，多用化方面快速進(jìn)軍[3]。 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容 調(diào)制解調(diào)方面的電路設(shè)計(jì)是通信設(shè)備中重要組成部分，用準(zhǔn)備傳輸?shù)牡皖l信號(hào)去控制高頻載波參數(shù)信號(hào)的電路叫做調(diào)制電路設(shè)計(jì)，解調(diào)電路是調(diào)制電路的逆過(guò)程，從已調(diào)制的高頻信號(hào)還原出原來(lái)調(diào)制信號(hào)叫做解調(diào)電路設(shè)計(jì)[4]。 本課題主要建立2ASK、2FSK、2PSK的調(diào)制和解調(diào)電路。解調(diào)電路設(shè)

11、計(jì)選用鎖相環(huán)解調(diào)電路。鎖相環(huán)路的輸出信號(hào)頻率可以準(zhǔn)確地跟蹤輸入?yún)⒖夹盘?hào)頻率的變化，環(huán)路鎖定后輸入?yún)⒖夹盘?hào)和輸出參考信號(hào)之間的穩(wěn)態(tài)相位誤差可以通過(guò)增加環(huán)路增益實(shí)現(xiàn)在所需數(shù)值范圍內(nèi)變化。輸出信號(hào)頻率隨輸入?yún)⒖夹盘?hào)頻率變化的這種特性叫做鎖相環(huán)的跟蹤特性，利用這種特性可以設(shè)計(jì)出載波跟蹤型鎖相環(huán)和調(diào)制跟蹤型鎖相環(huán)。要實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸，接收端接收到信號(hào)后必須進(jìn)行解調(diào)才能恢復(fù)原信號(hào)。所謂的解調(diào)就是用攜帶信息的輸出信號(hào)Uo還原出載波信號(hào)Ui的參數(shù)，載波信號(hào)的參數(shù)主要是幅度、頻率和相位。因此解調(diào)電路分為調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）三種。調(diào)幅載波的特征是頻率與載波信號(hào)的頻率相等，幅度隨輸入信號(hào)幅度

12、的變化而變化；調(diào)頻載波的特征是幅度與載波信號(hào)的幅度相等，頻率隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化；調(diào)相載波的特征是幅度與載波信號(hào)的幅度相等，相位隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化。本課題主要是調(diào)制出2FSK、2ASK、2PSK，調(diào)制電路采用的是鎖相環(huán)解調(diào)出來(lái)，最后運(yùn)用Multisim仿真軟件進(jìn)行仿真出效果。特別是對(duì)2ASK、2FSK、2PSK進(jìn)行解調(diào)電路設(shè)計(jì)時(shí)，低通濾波器的輸出波形失真度比較大，但是最終經(jīng)過(guò)抽樣判決電路整形以后便再生出數(shù)字基帶脈沖波形[5]。 2 鎖相環(huán)基本原理 2.1基本組成 如今的很多電子設(shè)備都需要外部的輸入信號(hào)與內(nèi)部的振蕩信號(hào)同步才能正常工作，運(yùn)用鎖相環(huán)路就便可以實(shí)現(xiàn)這樣目的。鎖相環(huán)

13、路是種反饋型控制電路，簡(jiǎn)稱鎖相環(huán)PLL。鎖相環(huán)的特征是利用外部輸入的參考信號(hào)控制環(huán)路內(nèi)部振蕩信號(hào)的頻率和相位。因鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)頻率自動(dòng)跟蹤于輸入信號(hào)的頻率，因此鎖相環(huán)電路通常用于閉環(huán)跟蹤電路。鎖相環(huán)工作過(guò)程中，當(dāng)輸出信號(hào)的頻率與輸入信號(hào)的頻率相等時(shí)，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這也是鎖相環(huán)名稱的由來(lái)[8]。 鎖相環(huán)一般是由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三個(gè)部分組成，鎖相環(huán)組成的原理框圖如圖2.1所示。 圖2.1 鎖相環(huán)基本組成 鎖相環(huán)電路的鑒

14、相器又叫做相位比較器，作用是檢測(cè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的相位差，并將檢測(cè)出的相位差信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，該信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾波后形成壓控振蕩器的控制電壓，對(duì)振蕩器輸出信號(hào)的頻率實(shí)施控制。 2.2工作原理 鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成，利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖2.2所示。 圖2.2 乘法器 鑒相器的工作原理是：設(shè)外界輸入的信號(hào)電壓和壓控振蕩器輸出的信號(hào)電壓分別為： （2-1） （2-2） 式中的ω0為壓控振蕩器在

15、輸入控制電壓為零或?yàn)橹绷麟妷簳r(shí)的振蕩角頻率，稱為電路的固有振蕩角頻率。則模擬乘法器的輸出電壓UD為： （2-3） （2-4） 用低通濾波器LF將上式中的和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓。即為： （2-6） （2-7） 式中的ωi為輸入信號(hào)的瞬時(shí)振蕩角頻率，和分別為輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的瞬時(shí)位相，根據(jù)相量的關(guān)系可得瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)位相的關(guān)系為： 即 （2-9） 則，瞬時(shí)相位差θd為 （2

16、-10） ） （2-11） 對(duì)兩邊求微分，可得頻差的關(guān)系式為 （2-12） 上式等于零，說(shuō)明鎖相環(huán)進(jìn)入相位鎖定的狀態(tài)，此時(shí)輸出和輸入信號(hào)的頻率和相位保持恒定不變的狀態(tài)，為恒定值。當(dāng)上式不等于零時(shí)，說(shuō)明鎖相環(huán)的相位還未鎖定，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的頻率不等，隨時(shí)間而變化[9]。 因壓控振蕩器的壓控特性如圖2.3所示，該特性說(shuō)明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號(hào)電壓的變化而變化。該特性的表達(dá)式為 （2-1

17、3） 圖2.3 壓控特性 上式說(shuō)明當(dāng)隨時(shí)間而變時(shí)，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時(shí)間而變，鎖相環(huán)進(jìn)入“頻率牽引”，自動(dòng)跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率，使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài)，并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。 3 2FSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 3.1 2FSK調(diào)制電路設(shè)計(jì)原理 2FSK叫做二進(jìn)制移頻鍵控或二進(jìn)制頻移鍵控。2FSK信號(hào)產(chǎn)生的方法一般有兩種：一種叫直接調(diào)頻法，另一種叫頻移鍵控法。 （1）模擬調(diào)頻法：即直接利用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻而獲得。如圖3.1所示： 圖3.1 模擬調(diào)頻法 直接調(diào)頻法是頻移鍵控通信

18、方式早期采用的實(shí)現(xiàn)方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)制方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，得出的是2FSK信號(hào)，相位連續(xù)。 （2）鍵控法：即利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。如圖3.2所示： 圖3.2 鍵控法 2FSK鍵控法的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、波形好、穩(wěn)定度高且易于實(shí)現(xiàn)，故應(yīng)用廣泛，但設(shè)備要復(fù)雜些，得出的是2FSK信號(hào)，相位不連續(xù)[10]。 該文采用鍵控法產(chǎn)生2FSK信號(hào)，即用一個(gè)受基帶脈沖控制的開關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立頻率源的振蕩作為輸出。調(diào)制原理圖設(shè)計(jì)如圖3.3所示。 圖3.3 2FSK調(diào)制原理圖 3.2 2FSK調(diào)制單元電路的設(shè)計(jì) 要將時(shí)鐘脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)2FSK調(diào)制

19、成為2FSK信號(hào)，我們采用一個(gè)受基帶脈沖控制的開關(guān)電路去選擇兩個(gè)獨(dú)立的頻率源作為輸出。鍵控法產(chǎn)生的2FSK信號(hào)頻率穩(wěn)定度可以做得很高并且沒(méi)有過(guò)度頻率，它的轉(zhuǎn)換速度快，波形好。 （1）四雙向模擬開關(guān)CD4066 CD4066的引腳功能如圖3.4所示。每個(gè)封裝內(nèi)部有4個(gè)獨(dú)立的模擬開關(guān)，每個(gè)模擬開關(guān)有輸入、輸出、控制三個(gè)端子，其中輸入端和輸出端可互換。當(dāng)控制端加高電平時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)控制端加低電平時(shí)開關(guān)截止。模擬開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通電阻為幾十歐姆；模擬開關(guān)截止時(shí)，呈現(xiàn)很高的阻抗，可以看成為開路。模擬開關(guān)可傳輸數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，可傳輸?shù)哪M信號(hào)的上限頻率為40MHz。各開關(guān)間的串?dāng)_很小，典型值為-5

20、0dB。 圖3.4 四雙向模擬開關(guān)CD4066 輸入的基帶信號(hào)由轉(zhuǎn)換開關(guān)分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制f2=16KHz的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開關(guān)1打開，模擬開關(guān)2關(guān)閉，此時(shí)輸出f1=32KHz，當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，模擬開關(guān)2開通。此時(shí)輸出f2=16KHz，于是可在輸出端得到2FSK已調(diào)信號(hào)。四雙向模擬開關(guān)仿真如圖3.5所示。 圖3.5 四雙向模擬開關(guān) （2）變頻電路 變頻電路是將輸入的二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)通過(guò)控制載頻轉(zhuǎn)換成已調(diào)信號(hào)，即2FSK調(diào)制信號(hào)。兩路載頻分別經(jīng)射隨、LC選頻、射隨再送至模擬開關(guān)。其中LC選頻電路函數(shù)：

21、 ，選頻網(wǎng)絡(luò)如圖3.6所示。 圖3.6 變頻電路圖 （3）2FSK調(diào)制的整體電路圖的設(shè)計(jì) 圖3.7 2FSK的Multisim調(diào)制仿真電路圖 （4）2FSK調(diào)制電路的仿真 圖3.8 脈沖信號(hào)輸出波形 圖3.9 變頻電路輸出波形 圖3.10 2FSK的仿真效果圖 3.3 2FSK解調(diào)單元電路的設(shè)計(jì) 鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）三部分組成，該文鎖相環(huán)解調(diào)原理框圖如圖3.11所示。 圖3.11 2FSK解調(diào)原理框圖 （

22、1）鎖相環(huán)中的鑒相器通常由模擬乘法器組成，利用模擬乘法器組成的鑒相器電路如圖3.12所示。 圖3.12 乘法器 （2）低通濾波器如圖3.13所示。用低通濾波器LF將和頻分量濾掉，剩下的差頻分量作為壓控振蕩器的輸入控制電壓uC（t）。 圖3.13 環(huán)路濾波器 （3）壓控振蕩器的壓控特性如圖3.14所示，該特性說(shuō)明壓控振蕩器的振蕩頻率ωu以ω0為中心，隨輸入信號(hào)電壓uc（t）的變化而變化。該特性的表達(dá)式為 （3-1） 圖3.14 壓控特性 上式說(shuō)明當(dāng)uc（t）隨時(shí)間而變時(shí)，壓控振蕩器的振蕩頻率ωu也隨時(shí)間而變，鎖相環(huán)

23、進(jìn)入“頻率牽引”，自動(dòng)跟蹤捕捉輸入信號(hào)的頻率，使鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定的狀態(tài)，并保持ω0=ωi的狀態(tài)不變。壓控振蕩器的電路圖如圖3.15所示： 圖3.15壓控振蕩器 （4）抽樣判決電路LM311 工作原理：LM311是當(dāng)2腳電壓高于3腳電壓時(shí)輸出高電平，反之則輸出低電平。引腳功能如下。 1腳 GROUND/GND 接地 2腳 INPUT+ 正向輸入端 3腳 INPUT- 反相輸入端 7腳 OUTPUT 輸出端 5腳 BALANCE 平衡 6腳 BALANCE/STROBE 平衡/選通 8腳

24、 V+ 電源+ 4腳 V- 電源- 圖3.16 LM311引腳圖 圖3.17 抽樣判決電路圖 3.4 2FSK解調(diào)電路的整體設(shè)計(jì) 2FSK解調(diào)電路的設(shè)計(jì)是采用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào)，2FSK信號(hào)通過(guò)鎖相環(huán)最終解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)。2FSK基于Multisim仿真的解調(diào)電路的整體電路設(shè)計(jì)圖如圖3.18所示。 圖3.18 2FSK的Multisim的解調(diào)仿真電路 圖3.19 2FSK的Multisim解調(diào)電路的仿真

25、 4 2PSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 4.1 2PSK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理 PSK分為二進(jìn)制相位鍵控（2PSK）和多進(jìn)制相位鍵控（MPSK）。該文主要介紹2PSK的調(diào)制與解調(diào)。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中,當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化時(shí),則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。通常用已調(diào)信號(hào)載波的 0和 180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0。二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的調(diào)制原理圖如下所示。其中圖4.1是采用模擬調(diào)頻的方法產(chǎn)生2PSK信號(hào)，圖4.2是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生2PSK信號(hào)。本設(shè)計(jì)調(diào)制2PSK時(shí)采用的是鍵控法[11]。 圖4.1模擬調(diào)頻法 圖4.2 鍵控法 2P

26、SK信號(hào)的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，該文的解調(diào)器原理圖如圖4.3與2FSK解調(diào)原理相同。 圖4.32PSK解調(diào)原理框圖 4.2 2PSK調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真 2PSK調(diào)制電路采用鍵控法調(diào)制，而解調(diào)電路的設(shè)計(jì)是采用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào)，2PSK信號(hào)通過(guò)鎖相環(huán)最終解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)。2PSK基于Multisim仿真的調(diào)制解調(diào)電路的整體電路設(shè)計(jì)圖如圖4.4所示。 圖4.4 2PSK調(diào)制解調(diào)電路圖 2PSK調(diào)制仿真圖與解調(diào)后的仿真圖如圖4.5所示。 圖4.5 2PSK調(diào)制解調(diào)電路圖仿真結(jié)果 5 2ASK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì) 5.1 2ASK調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)原理 在二進(jìn)制數(shù)字振幅

27、調(diào)制中，載波的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化，實(shí)現(xiàn)這種調(diào)制的方式有兩種：（1）模擬相乘法：通過(guò)相乘器直接將載波和數(shù)字信號(hào)相乘得到輸出信號(hào)，這種直接利用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的振幅來(lái)調(diào)制正弦載波的方式稱為模擬相乘法，電路設(shè)計(jì)如圖5.1所示。在該電路中載波信號(hào)和二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)同時(shí)輸入到相乘器中完成調(diào)制。（2）數(shù)字鍵控法：用開關(guān)電路控制輸出調(diào)制信號(hào)，當(dāng)開關(guān)接載波就有信號(hào)輸出，當(dāng)開關(guān)接地就沒(méi)信號(hào)輸出，其電路如圖5.2所示[12]。 圖5.1模擬相乘法 圖5.2數(shù)字鍵控法 2ASK/OOK信號(hào)有兩種基本的解調(diào)方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢測(cè)法），相應(yīng)的接收系統(tǒng)如圖5.3圖5.

28、4所示。 圖5.3非相干解調(diào)方式 圖5.4 相干解調(diào)方式 該文2ASK的調(diào)制方法采用的是模擬相乘法，而調(diào)制則采用的是相干解調(diào)。該文的2ASK解調(diào)原理框圖5.5如下所示。 圖5.5 2ASK解調(diào)原理框圖 5.2 2ASK調(diào)制與解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真 2ASK調(diào)制電路采用鍵控法調(diào)制，而解調(diào)電路的設(shè)計(jì)是采用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào)，2ASK信號(hào)通過(guò)鎖相環(huán)最終解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)[13]。2ASK基于Multisim仿真的調(diào)制解調(diào)電路的整體電路設(shè)計(jì)圖如圖5.6所示。 圖5.6 2ASK調(diào)制解調(diào)電路圖 圖5.7 2ASK調(diào)制解調(diào)仿真圖 6 調(diào)制解調(diào)仿真分析 由于在解調(diào)2

29、ASK、2FSK、2PSK時(shí)的數(shù)字基帶信號(hào)都為1KHz，而在解調(diào)時(shí)壓控震蕩器的中心頻率都為1KHz，所以本涉及中三個(gè)信號(hào)的解調(diào)電路都是一樣的。鎖相環(huán)鑒頻電路環(huán)路輸入頻率跟隨輸出頻率變化，即跟蹤，實(shí)現(xiàn)環(huán)路鎖定困難，會(huì)出現(xiàn)毛刺。低通濾波器輸出的波形失真比較大，不過(guò)最后經(jīng)過(guò)抽樣判決電路整形后可以很好的解調(diào)出數(shù)字基帶脈沖[14]。 在解調(diào)設(shè)計(jì)選取參數(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)低通濾波器中C2的值最影響波形的輸出，以2FSK解調(diào)為例，一開始我在C2設(shè)為10nF，出來(lái)的波形如圖6.1所示。 圖6.1 C2=10nF時(shí)的波形 可見(jiàn)解調(diào)出來(lái)的基帶信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重失真。后

30、經(jīng)過(guò)不斷的嘗試改變C2的值，最終把C2的值設(shè)為100nF，終于解調(diào)出很好的數(shù)字基帶信號(hào)如圖6.2所示。 圖6.2 C2=100nF時(shí)的波形 7 總結(jié)與展望 本設(shè)計(jì)首先介紹鎖相環(huán)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀、方向以及背景，并對(duì)PLL的原理進(jìn)行闡述。在此基礎(chǔ)上分別設(shè)計(jì)2ASK、2PSK、2FSK的調(diào)制解調(diào)電路，其功能為數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制輸出一個(gè)模擬信號(hào)，然后用鎖相環(huán)進(jìn)行解調(diào)，最后采用Multisim軟件進(jìn)行仿真。在對(duì)2ASK、2FSK、2PSK解調(diào)時(shí)，低通濾波器輸出的波形失真比較大，不過(guò)最后經(jīng)過(guò)抽樣判決電路整形后可以再生數(shù)字基帶脈沖。在整個(gè)電路設(shè)

31、計(jì)中，力求要做到電路簡(jiǎn)單，并完成任務(wù)書提到的要求。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我充分體會(huì)到熟練運(yùn)用相關(guān)軟件的重要性，不像以前做的課程設(shè)計(jì)，并沒(méi)有多少工作在計(jì)算機(jī)里實(shí)現(xiàn)的，就僅僅畫出了電路圖之后用元器件在面包板上搭電路就行了。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)都高度依賴計(jì)算機(jī)，從仿真到繪制原理圖，再到參數(shù)調(diào)節(jié)，可以說(shuō)每一步都很艱難，每一步都是我一步一個(gè)腳印結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)踩下去的。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我增強(qiáng)對(duì)通信電子技術(shù)的理解，學(xué)會(huì)查尋資料﹑比較方案，學(xué)會(huì)通信電路的設(shè)計(jì)﹑計(jì)算；進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手﹑獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析﹑解決通信電子電路問(wèn)題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過(guò)典型電

32、路的設(shè)計(jì)與仿真加深對(duì)基本原理的了解，增強(qiáng)了工程實(shí)踐能力。 參考文獻(xiàn) [1]趙昱.2.4GHz RFID閱讀器射頻前端設(shè)計(jì)[D]西安電子科技大學(xué),2012 [2]周海牛.異頻鑒相技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]西安電子科技大學(xué),2010 [3]周群.基于FPGA技術(shù)的相位頻率跟蹤方法的研究[D]北京化工大學(xué),2009 [4]莫小靈.基于無(wú)線電鎖相環(huán)通信系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J]思茅師范高等?？?2009 [5]白田天.基于鎖相技術(shù)的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作[J]企業(yè)文化,2012 [6]周瑜涵.鎖相環(huán)特性的分析與研究[J

33、]中國(guó)科技信息,2012 [7]唐玲.ASK調(diào)制解調(diào)電路的設(shè)計(jì)與仿真[J]電子世界,2015 [8]王昊.基于鎖相環(huán)的8GHz跳頻源設(shè)計(jì)[D]長(zhǎng)春理工大學(xué),2008 [9]束小文.工業(yè)有害氣體激光在線檢測(cè)技術(shù)研究[D]中國(guó)科學(xué)院研究生院 [10]肇毓.基于RFID的ETC前端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]東北大學(xué),2011 [11]周友兵.通信原理教學(xué)與研究系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]蘇州大學(xué),2006 [12]曹海紅.基于Z源逆變器的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研究[D]西安科技大學(xué),2010 [13]于奎偉.正交物理層網(wǎng)絡(luò)編碼及DSP實(shí)現(xiàn)[D]南京郵電大學(xué),2014 [14]黃軍.低功耗、遠(yuǎn)距離無(wú)線傳感芯片

34、中解調(diào)器的設(shè)計(jì)[D]復(fù)旦大學(xué).2012 [15]王永星.并聯(lián)型IGBT感應(yīng)加熱電源的控制技術(shù)研究[D]華北電力大學(xué),2011 [16]王金燕.并聯(lián)逆變器無(wú)互連線控制技術(shù)的研究[D]河北工業(yè)大學(xué),2006 [17]鄔利挺.基于法拉第旋光效應(yīng)的激光偏振干涉測(cè)量信號(hào)處理方法研究[D]浙江理工大學(xué),2008 [18]李順.無(wú)線電測(cè)向通信系統(tǒng)在空降兵集結(jié)中的應(yīng)用[D]哈爾濱理工大學(xué),2008 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，意味著我們大學(xué)四年的學(xué)習(xí)任務(wù)

35、將劃上句號(hào)。四年的大學(xué)生活讓我們每個(gè)人都學(xué)到很多東西，大學(xué)是我們每個(gè)人一段寶貴的人生經(jīng)歷，真誠(chéng)的感謝這四年來(lái)培育我的老師們“傳道、授業(yè)、解惑”，老師們教給我們太多太多，在畢業(yè)后的人生當(dāng)中，我們一定認(rèn)真做人，嚴(yán)謹(jǐn)做學(xué)問(wèn)。 首先感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師X老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我的認(rèn)真指導(dǎo)和無(wú)微不至的關(guān)懷，從任務(wù)書下達(dá)開始X老師就嚴(yán)格要求我們，對(duì)我們提出明確目標(biāo)和期望，建議我們合理和科學(xué)地制定畢業(yè)設(shè)計(jì)階段規(guī)劃，對(duì)于任務(wù)書他都親自書寫并給每個(gè)同學(xué)都推薦畢設(shè)相關(guān)的參閱資料。遇到問(wèn)題X老師教我們先獨(dú)立思考尋求途徑力求解決，實(shí)在不懂的時(shí)候再給予我們提示和解答，一點(diǎn)一點(diǎn)循序善誘讓我們學(xué)到更多屬于自己的東西。本次設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)用Multisim仿真軟件進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)和仿真，剛學(xué)習(xí)對(duì)電路模型的仿真過(guò)程中遇到很多問(wèn)題，X老師一直都是很耐心的講解，幫我找出問(wèn)題的根源。 最后，感謝所有在的大學(xué)期間給予我?guī)椭椭С值睦蠋熀屯瑢W(xué)們，同時(shí)感謝參加論文評(píng)審、評(píng)閱和答辯的各位老師，謝謝你們對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文提出寶貴的意見(jiàn)和建議。